光纖纖殼剝模器 (CPS)

什麼是光纖纖殼剝模器 (CPS)

光纖纖殼剝模器(Cladding Power Stripper; CPS)是一種光學元件，簡稱CPS，主要應用在高功率光纖雷射引擎(High-Power Fiber Laser Engines)與高功率光纖光放大器(High-Power Fiber Amplifiers)。光纖纖殼剝模器的主要作用是剝除殘留在光纖纖殼(Fiber Cladding)的泵浦光與雷射輸出端加工件反射的雷射光。

圖一、光纖殼剝模器(CPS)的結構示意圖

如圖一所示是光纖纖殼剝模器的結構示意圖。在圖一中，光在Core以及Cladding中進行傳輸，由圖中左側進入的是泵浦光(Forward Signal)，由圖中右側進入的是反射光(Backward Signal)，可以看到在進入光纖纖殼剝模器後的Cladding光功率，不論是黑色箭頭的泵浦光或著是灰色箭頭的Backward Signal，都會被剝除掉，而在Core中傳輸的光則是順利的通過光纖纖殼剝模器。

這裏提到的反射光(Backward Signal)，主要是指由加工件表面反射的雷射光。在此要注意的是，在高功率光纖雷射引擎與高功率光纖光放大器的應用中，普遍是使用雙纖殼光纖(Double-Clad Fiber; DCF)。

 

光纖纖殼剝模器的測試參數

光纖纖殼剝模器主要有三個測試參數，介紹如下：

  1. Signal Insertion Loss (訊號插入損失)：定義是指光纖纖殼剝模器所造成的訊號光功率損失，有著越高的Signal Insertion Loss代表有著越高的成本浪費。公式的定義是-10log10(P1/P0)，其中P0代表無此元件時的訊號光功率、P1代表有此元件時的訊號光功率，通常以dB表示。
  2. Cladding attenuation (剝除效率)：定義是光纖纖殼剝模器對Cladding光功率造成的衰減量。公式定義是-10log(Pout / Pin)，其中Pin指的是Cladding的輸入光功率，而Pout指的是Cladding的輸出光功率，通常以dB表示。此參數會因為測試光源的NA大小而呈現不同的效果，NA較大時有較高的剝除效率。
  3. 耐受功率：配合Cladding Attenuation的結果，去測量此光纖纖殼剝模器所能剝除的光功率之大小值。耐受功率會受到機殼散熱程度的影響，如果機殼的散熱效果比較好，那麼耐受功率會比較高。

 

光纖纖殼剝模器的應用與產品介紹：

纖纖殼剝模器的主要應用是在高功率光纖雷射引擎與高功率光纖光放大器。如圖二所示是高功率光纖雷射引擎的結構示意圖，圖中的CPS即是對應光纖纖殼剝模器。

圖二、高功率光纖雷射引擎的結構示意圖，圖中的CPS即是光纖纖殼剝模器

 

包層功率剝離器本身不會產生熱量，但剝離的光在與周圍介質相互作用時可能會產生熱量。 因此，根據封裝尺寸設計 CPS 的功率處理能力非常重要。